“天宮課堂”開課了（一）

2013年，“神舟十號”航天員王亞平老師在太空中為青春學(xué)子們帶來了第一場太空授課，通過太空中的質(zhì)量測量、單擺運動、陀螺運動等實驗，向青少年講解了背后的物理原理，并與地面課堂的學(xué)生進(jìn)行互動。

8年后的12月9日，“天宮課堂”第一課正式開啟，“神舟十三號”乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富變身“太空教師”在中國空間站精彩開講，演示了多個有趣的科學(xué)實驗，讓人感受到了航天科技的魅力。

從本期開始，我們將在地面一一探究“天宮課堂”帶給我們的精彩實驗！

太空細(xì)胞學(xué)實驗地面對比實驗

材料便攜式顯微鏡、樣品載玻片。

操作步驟

打開光源開關(guān);

將觀測樣品放置于物鏡處;

先用低倍鏡觀察，隨后調(diào)節(jié)調(diào)焦輪，直到目鏡中的視野清晰。

知識背景

細(xì)胞，是生物體基本的結(jié)構(gòu)和功能單位。除了病毒，所有生物均由細(xì)胞組成。細(xì)胞通常由細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞器、細(xì)胞核組成。

顯微鏡，是由一個透鏡或幾個透鏡組合構(gòu)成的一種光學(xué)儀器，是人類最偉大的發(fā)明物之一。在它發(fā)明出來之前，人類對于周圍世界的觀念僅僅局限于肉眼。

課后延伸

請使用便攜顯微鏡觀察洋蔥表皮細(xì)胞、植物葉片的氣孔。

請使用便攜顯微鏡觀察鹽、植物花粉等生活中的細(xì)小顆粒。

太空轉(zhuǎn)身

地面對比實驗

材料陀螺。

知識背景

物體的運動有兩種基本形式：一種是物體以平行移動的方式進(jìn)行的運動，叫作平動;另一種則是物體繞著中心點或者轉(zhuǎn)軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)的運動方式，叫作轉(zhuǎn)動。

平行移動時，物體上每一個點在一定時間內(nèi)都沿相同的方向前進(jìn)相同的距離，于是我們就可以用單位時間前進(jìn)的距離——速度，來衡量物體平動的快慢。

在轉(zhuǎn)動的時候，物體上不同位置單位時間前進(jìn)的距離并不相同，所以我們沒法用速度來衡量旋轉(zhuǎn)的快慢。但是，旋轉(zhuǎn)物體上的每一個點相對于中心或者轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的角度是相同的，于是我們可以用單位時間物體上任意一個點繞中心或轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的角度來衡量物體旋轉(zhuǎn)的快慢，這就是角速度。

平動物體的運動狀態(tài)可以用它的質(zhì)量與速度的乘積——動量來表示。力是物體運動狀態(tài)改變的原因，如果物體不受外力或者合外力為零，那么物體的運動狀態(tài)就不會發(fā)生變化，這就是動量守恒。

與之類似的，轉(zhuǎn)動物體的運動狀態(tài)可以用轉(zhuǎn)動慣量和角速度的乘積——角動量來表示。如果一個物體不受到外力矩，或者合外力矩為零，那么它的轉(zhuǎn)動狀態(tài)也不發(fā)生變化，此時的角動量也會守恒。

課后延伸

轉(zhuǎn)動慣量由兩個因素決定：一是物體的質(zhì)量，二是物體質(zhì)量分布距離軸的遠(yuǎn)近。花滑運動員在旋轉(zhuǎn)過程中，幾乎沒有外力矩的作用，角動量是不變的。當(dāng)他把手臂收起來的時候，質(zhì)量分布靠近中心，轉(zhuǎn)動慣量減小，于是他的旋轉(zhuǎn)速度就會加快;張開雙臂時，質(zhì)量分布遠(yuǎn)離中心，轉(zhuǎn)動慣量增大，旋轉(zhuǎn)速度就會變慢。

你可以站在公園中隨處可見的健身器材“扭腰器”轉(zhuǎn)盤上方，然后向上伸直右臂，小范圍地進(jìn)行畫圈，感受一下轉(zhuǎn)盤往哪個方向轉(zhuǎn)動。

浮力實驗

地面對比實驗

材料大號透明水杯、乒乓球、鋼球、水。

操作步驟

在透明水杯中倒入適量水;

將乒乓球和鋼球依次放入水杯中，觀察現(xiàn)象。

知識背景

浮力，是指浸沒在流體內(nèi)的物體受到流體豎直向上托起的作用力。公元前245年，阿基米德發(fā)現(xiàn)了浮力原理，浮力的定義式為F浮=G排（物體所受的浮力等于物體下沉靜止后排開液體的重力），可用它計算推導(dǎo)出公式F浮=ρ液gV排。同時，液體的浮力公式也適用于氣體。

課后延伸

根據(jù)浮力原理，潛水艇通過改變自身質(zhì)量來實現(xiàn)下潛和上浮。潛水艇有多個蓄水艙：下潛時，就往蓄水艙中注水，艇身質(zhì)量增加，重力將它向下拉;上浮時，就往外排水，艇身質(zhì)量降低，浮力將它向上托。

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